EP1319265B1 - Protective circuit - Google Patents
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- EP1319265B1 EP1319265B1 EP01976241A EP01976241A EP1319265B1 EP 1319265 B1 EP1319265 B1 EP 1319265B1 EP 01976241 A EP01976241 A EP 01976241A EP 01976241 A EP01976241 A EP 01976241A EP 1319265 B1 EP1319265 B1 EP 1319265B1
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- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/008—Intrinsically safe circuits
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
- H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
Definitions
- the invention relates to a protection circuit for limiting the voltage for a device to be protected, in particular a Consumers with upstream voltage and current limiting device, according to the preamble of claim 1.
- DE 38 04 250 C1 is a circuit arrangement for current limiting, especially for use with digital devices, described. It is to turn off a voltage in a longitudinal branch of the circuit arrangement, the source-drain path a field effect transistor arranged whose passage via its gate depending on both the throughput a transistor as well as the charge of a capacitor is controlled.
- DE 296 13 790 U1 relates to a micromechanically manufactured Microswitch, in which, comparable to a reed contact, a switching movement by a flexible on a flexible Carrier acting magnetic field can be effected.
- DE 41 00 634 A1 is a test apparatus for IC's, in particular in populated printed circuit boards, disclosed at the to Connection of individual test points of a test object with different ones Test channels provided a plurality of micro-relay is.
- the present invention is therefore an object of the invention to provide a protection circuit for limiting the voltage for a device to be protected, in particular a consumer with upstream voltage and current limiting device, which can be designed flexibly according to the circuit requirements, which has negligible longitudinal voltage drops and cross currents and in particular can provide a suitable protective function for a consumer upstream Zener barrier.
- a generic protection circuit according to the invention thereby further developed that the switching device is a micromechanical Component is, which is a control circuit with a high input resistance and one of the control circuit galvanic having separate output circuit, via the control circuit is switchable, wherein the output circuit in the open switching state has a galvanic isolation of its output terminals.
- a core idea of the invention therefore lies in the required Switch not as bipolar transistor, as FET or to interpret the like, but a micro-mechanical component with high input resistance and galvanic isolation of Output and control circuit to be selected when switching off or Opening the switch galvanic isolation of the output terminals having.
- micro-mechanical component or component in the form of a micro relay based on materials and processes realized, as in micro-mechanics and / or are common in semiconductor manufacturing.
- a micro-relay for example, silicon-based, that one suitable layer structure, for example, similar to that of semiconductor devices and whose layers can be procedurally are structured so that the actually switching mechanical element by electrostatic or piezoelectric Forces, ie charge change, is actuated.
- this silicon micro-relay so similar to the nature of a leaf spring function, a bending beam or similar work.
- US-5,638,946 describes such a relay by way of example.
- a voltage sensor diode in particular a Zener diode, a power sensor or a temperature sensor, such as a temperature variable Resistance, e.g. a thermistor can be used.
- a preferred circuit design is the electronic Switch (T1) at least one working resistor (Rc) and the Voltage sensing diode (Dz) associated with at least one resistor (Rb), and the control terminal of the electronic switch (T1) is connected to the resistor (Rb) and the voltage sensor diode (Dz) in operative connection.
- a serious advantage in the flexibility of the circuit design Here is the galvanic isolation of the micro-relay between its control circuit and the terminals of the Load circuit and the high input impedance of the control circuit. Due to its microstructure, this micro-relay can also be used in realized an integrated version with the other electronics be, with an assembly as SMD or else a realization in the manner of a chip is conceivable.
- micro-relay and the high vibration resistance, which reduces the probability of error.
- switch is very flexible the corresponding Requirements can be adjusted, that is at a existing voltage or current sensing device accordingly the output requirements for the downstream consumers, placed with a high degree of freedom in the circuit can be.
- the micro-relay with its control connections is also direct via a collector-emitter or collector-base line or drain-source or drain-gate path of a transistor controllable.
- the integration of a micro-relay into existing ones Circuits can be at the right rating of the properties Of the micro-relay usually done relatively easily.
- the Voltage at the output without additional wiring to reach switched off a hysteresis in a kind of tilting function. through a protection circuit with micro-relay as a switch can therefore excellent circuits against overvoltage and overload, even with self-holding, can be realized.
- the invention therefore enables a detector device in a simplified manner for overvoltage and overload, as the core cell in the protection circuit the switch of the corresponding Micro-relay actuated.
- This core cell can with expansion cells for setting or adjusting parameters of Core cell be equipped. This can also be the self-protection of the micro-relay against overvoltage.
- One Such a structure of the protection circuit allows a high Flexibility in terms of design with switching transistors of the npn type or pnp type or as FET.
- the micro-relay can be used as a "make contact” or “opener” be designed.
- the high Input resistance and the high switching frequency allows the Micro-relay, so to speak, the protection of a consumer or transducers upstream voltage-current limiting device, usually as a zener barrier is constructed.
- a corresponding shows Protection circuit faster separation than e.g. a downstream one Zener barrier, so that also assemblies of the Ex area can be secured.
- a voltage detector device 4 is shown schematically in two variants.
- the voltage detector device 4, which is also called core cell 4 essentially consists of a parallel circuit, in whose one branch a transistor T1 and a collector resistor Rc lying in series lie. In the other branch, a zener diode Dz and a base resistor Rb are provided. The base of the transistor T1 is connected to the node 24 between Zener diode and base resistor Rb.
- the transistor T1 is a bipolar pnp transistor.
- an npn transistor T1 ' is provided. Instead of bipolar transistors and FETs can be used.
- Fig. 2 shows an example of an expansion cell for the in Fig. 1 illustrated variants of a core cell.
- the expansion cell consists in the example of a Zener diode Dz and a in series resistor Rv.
- FIG. 3 schematically shows a protective circuit according to the invention shown in several variants.
- the protection circuit 1 has a core cell 4 with a pnp transistor T1 and two Expansion cells 5, 6 with Z diodes Dz + and Dz and resistors Rv + and Rv- on.
- the core cell 4 is via the expansion cells 5, 6 with a positive or a negative supply voltage 11 or 12 connected.
- a micro-relay MR1 as normally open intended.
- This micro-relay MR1 is on the one hand with its one input 7 at the emitter of the transistor T1 and with its other input 8 at the collector of the transistor T1.
- the switchable output 17 is located at the input terminal 11 of Protection circuit 1, while the other output 18 of the micro-relay MR1 leads to the device L1, S to be protected.
- the too protective device is in the first variant of Fig. 3rd as an example load L1 with voltage and current limiting device shown as a safety device S. Either Last L1 and the safety device S are with their each other terminal on the terminal 14 of the protection circuit.
- the safety device shown schematically in FIG. 3 S can be a zener barrier with a fuse in the serial branch to the load L1, as in the following Fig. 10 is shown.
- the transistor T1 In normal operation, the transistor T1 is non-conductive or blocked and the switch 21 of the micro-relay MR1 is closed. At the input terminals 11, 12, the supply voltage is or voltage for the device to be protected, because the switch 21 of the micro-relay MR1 is closed.
- FIG. 3 also shows an expansion of the basic circuit consisting of core cell 4 and micro-relays MR1, MR2 by means of expansion cells 5, 6.
- the expansion cell 5 consists of a further Zener diode Dz and a series resistor Rv connected in series therewith. These can also be provided individually or in combination as an extension cell, for example serially to the core cell 4 in relation to the positive input connection 11 and / or as an extension cell 6 in relation to the other input connection 12.
- a Zener diode 26 may be provided, which has the function an input overvoltage protection for the micro-relay MR1 takes over (see Fig. 7).
- the micro-relay MR2 is mentally provided as an opener.
- the quick shutdown function in case of overvoltage is realized by the micro relay MR2.
- This micro-relay MR2 lies with its input terminals, 9, 10 parallel to the collector resistor Rc of the core cell 4 described above.
- the micro-relay MR2 is formed in the present case as a "breaker" with a switch 22 which is closed in normal operation because of the resistor Rc is no sufficient control voltage available.
- the micro-relay MR2 lies with its output terminal 19 am Input terminal 11 of the supply voltage and with his another output terminal 20 at the device to be protected L2, which is connected to the terminal 12 of the protection circuit 1.
- Micro relays MR1 and MR2 are excellent as safety switches, especially with overvoltages, especially after opening the switch a galvanic isolation at the terminals is present for the load.
- the response value for an overvoltage to be detected becomes set by the Zener diode. However, is the response voltage of the micro-relay over the available input voltage At 11, 12, the micro-relay can be used without additional Measures are not controlled.
- the micro-relay MR1 or MR2 a voltage converter to switch the low level to one corresponding threshold voltage level transformed.
- the voltage converter itself can be ideally considered as internal Charge pump be formed in the micro-relay.
- the Micro-relays are not considered as a working resistor, but can be essentially parallel to existing components the core cell 4 at almost any suitable location be added as a switching element.
- the core cell 4 consists of the Zener diode Dz in Series for base resistance Rb.
- extension cell 5 is a series resistor Rv opposite the input terminal 11 available.
- the micro-relay MR1 which in the example of FIG. 4 is a "make contact" is located with its terminal 7 at the collector of the transistor T1 'and with its other terminal 8 at the input terminal 12 or at the terminal 14.
- the output 17 of the micro-relay MR1 is at port 11.
- the other output 18 is for the connection of a device L1 to be protected, if necessary provided together with a securing device S, which lie with their other terminals at the output 14 would.
- the micro-relay MR1 Normally, the micro-relay MR1 is closed, so that the corresponding supply voltage at the terminals 18, 14 is to be protected device. Get an overvoltage on the terminals 11, 12, so the transistor switches T1 'through.
- the micro-relay MR1 opens and switches the corresponding device to be protected or the upstream Securing device S1 (Fig. 1) in the shortest time from, so that damage to the terminals 18, 14 lying Consumer is avoided.
- the core cell consists of the zener diode Dz and in series lying base resistor Rb, which has a series resistor Rv as an expansion cell 6 downstream of the input terminal 12 is.
- the second branch of the core cell 4 has an npn transistor T1 ', whose collector via the collector resistor Rc at Input 11 is located.
- the emitter of the transistor T1 ' is located on Connection point to the base resistor Rb and the series resistor Rv.
- the base is at the junction between the Zener diode Dz and the resistance Rb.
- the trained as a "turnkey" Micro relay MR1 lies with its connection 7 at the collector and with its terminal 8 at the base of the transistor T1 '.
- the output terminal 17 is located on the input 11 other output terminal 18 serves as a connection point for the to be protected device, with their further connection to the Output 14 is located.
- the core cell 4 consists of a Zener diode Dz and a base resistor Rb in a branch. in the another branch is an npn transistor T1 'with a collector resistance Rc provided. This core cell 4 is above a Series resistor Rv at input terminal 11. The base resistor Rb and the emitter of the transistor T1 'are on the input terminal 12 and the output 14 laid.
- the terminal 9 of the micro-relay MR2 is connected to the collector resistor Rc or the resistor Rv.
- the other terminal 10 is at the collector.
- the first output 19 of the micro-relay MR2 is located at the input terminal 11.
- the second output 20 of the micro-relay MR2 serves as a connection point for a consumer, which would be at the output 14 with its other connection.
- a current flows through the zener diode Dz the base of the transistor T1 ', which turns on, so that the potential dropping on the collector resistor Rc to the terminals 9, 10 of the micro-relay MR2 arrives immediately opens and thus lying on the terminals 20, 14 Consumer disconnects and protects.
- FIG. 7 is another Bescens passerkeit with a micro relay MR1 shown as a "make contact" shown.
- the core cell 4 is designed slightly modified, wherein in the left parallel branch a Baswiswiderstand Rb in series with a zener diode Dz.
- zener diode Dz Downstream of this zener diode Dz is a series resistor Rv in the sense of an expansion cell 6 opposite the input terminal 12 with negative potential.
- Rv In the right branch lies a pnp transistor T1 with its emitter at the input terminal 11 and with its collector via a collector resistor Rc at the input 12 or at the output terminal 14.
- the micro-relay MR1 is connected to a terminal 7 at the input terminal 11 and with its other terminal 8 at the collector of the transistor T1.
- the output 17 of the micro-relay MR1 is located likewise at the input terminal 11 of the supply voltage, while the other terminal 18 to a not shown Consumer leads with his other connection to the Output terminal 14 would be.
- a Zener diode 26 is parallel to Micro relay MR1 or to the emitter-collector path of the transistor T1 a Zener diode 26 with its anode at the collector or the terminal 8 of the micro-relay MR1 and with its cathode provided at the input terminal 11.
- FIG. 8 A circuit design with a feedback of the output 18 of the micro-relay MR1 lying potential to the base or the node 24 of the transistor T1 is shown in Fig. 8.
- the core cell 4 with the expansion cell 6 corresponds while the embodiment of FIG. 3.
- the output 18th of the designed as a "make" micro-relay MR1 is in the example According to Fig. 8 via a hysteresis resistor Rh on the Junction 24 fed back.
- Rh hysteresis resistor Rh on the Junction 24 fed back.
- the micro-relay MR2 Due to the structure and the switching behavior of the micro-relay offers the advantage that in the case of interpretation as "opener", as shown in Fig. 9, the micro-relay MR2 as a protection circuit without further component expenditure can be used.
- the prerequisite here is that the occurring at the terminals 9 and 10 threshold voltage or overvoltage, before the subsequent consumer to the Terminals 20, 14 to be protected, the threshold voltage of Micro relay MR2 corresponds.
- the output 10 is located at the input terminal 12 or at the output terminal 14th
- a consumer to be protected or a safety device S corresponding to Fig. 3 would accordingly between the terminals 20, 14 connected.
- an overvoltage to the micro-relay MR2 so disconnects the micro-relay with extremely short switching time via its switch the terminals 19, 20 and protects accordingly the following Consumer before the overvoltage.
- a quadrupole module may be provided, in which the micro-relay with its control inputs either with the signal output, for example, the output of a switching stage, and the positive reference voltage or with the signal output and the negative reference voltage is connected. In this way The direction of action can be selected without the expenditure of components.
- Fig. 10 is in more detail the structure of a Protection circuit to protect the non-replaceable fuse F1 the stylized Z-barrier, as previously described a core cell and expansion cells in the wiring with a micro-relay has been set forth.
- the structure with a subsequent safety device S, as Zener barrier is shown, and the subsequent consumer L1 essentially corresponds to the earlier application WO 00/62394 of the applicant, but in which conventional switching elements be used.
- the base of the transistor Q2 is via a feedback resistor Put R3 on terminal 18.
- the base is at the same time at the potential between resistor R2 and the cathode of the Zener diode D1.
- the device to be protected here consists of the consumer L1 and / or one formed as a Z-barrier, upstream Safety device S.
- For the protection of load L1 and Z-barrier S is between the terminals 11, 18 of the switches 21 of a micro-relay MR1 provided.
- the micro-relay MR1 lies with an input committee 7 at the entrance 11 and with his another input 8 at the collector of the transistor Q2 and the Resistor R4. In normal operation is at pending usual Supply voltage of the switch 21 of the micro-relay MR1 closed, so that this voltage on the subsequent safety device S is given.
- the trained as a Z-barrier safety device S is shown in Fig. 10 only schematically. In particular, should shown circuit does not constitute a certifiable Z-barrier.
- the safety device S has in the present Case in the serial branch between the connection points 18, 25 a resistor R7 with a subsequent fuse F1, the designed as a fuse, and another resistor R6 on. At node 27 between the fuse F1 and Resistor R6 is the cathode of a Zener diode D3, which with its anode is on port 12 or 14.
- Reasons can also several Z-diodes in one Z barrier are interconnected.
- the safety device S with the input terminals 18 and 14 and the output terminals 25 and 14 has in the illustrated Example of Fig. 10, the function, one at the terminals 25, 14 lying consumer L1 on the one hand in front of a Overvoltage and on the other hand against too high a current flow protect.
- Zener diode D3 between terminals 27 and 14 is designed to that when an overvoltage occurs, the connection points 27, 14 are limited to the Zener voltage, so to speak. In case of excessive current flow between the points 18 and 25 would be a shutdown or an interruption by the Fuse F1, as a fuse, given.
- the protection circuit according to FIG. 10 between the connection points, 11, 12 and 18, 14 therefore results in the overvoltage following Function off.
- the Transistor Q2 is blocked, so that at the terminals 7, 8 of the micro-relay MR1 control voltage is applied and the switch 21 is closed.
- the upstream protection circuit with micro-relay allows therefore on the one hand advantageously the protection of the following Consumer, the safety device S and the Load L1 before overvoltage and too high currents. on the other hand the shutdown is improved by concrete galvanic isolation and the variety of interpretation of the upstream Protection circuit, as in the previous figures 1 to 9 is greatly expanded.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Spannungsbegrenzung
für eine zu schützende Einrichtung, insbesondere einen
Verbraucher mit vorgeschalteter Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a protection circuit for limiting the voltage
for a device to be protected, in particular a
Consumers with upstream voltage and current limiting device,
according to the preamble of
Schutzschaltungen dieser Art sind aus der EP 0 359 912 A1, der EP 0 310 280 B1 oder der DE-PS 36 22 268 bekannt. Diese bekannten Schutzschaltungen haben verschiedene Nachteile. So muss beispielsweise nach dem Ansprechen der entsprechenden Sicherungseinrichtung bei der EP 0 359 912 A1 manuell eine Sicherung ausgewechselt werden. Die Schaltungen der DE-PS 36 22 268 und der EP 0 310 280 B1 weisen den Nachteil auf, dass dort hohe Querströme gezogen werden und dass außerdem im Arbeitsbereich ein unerwünschter Spannungsabfall auftritt. Ein weiterer Nachteil ist, dass im Fehlerfall auch eine hohe Verlustleistung auftreten kann.Protective circuits of this type are known from EP 0 359 912 A1, the EP 0 310 280 B1 or DE-PS 36 22 268 known. These known Protection circuits have several disadvantages. So must, for example, after the response of the corresponding safety device in EP 0 359 912 A1 a fuse manually be replaced. The circuits of DE-PS 36 22nd 268 and EP 0 310 280 B1 have the disadvantage that there high cross currents are drawn and that also in the work area an undesirable voltage drop occurs. Another Disadvantage is that in case of failure, a high power loss can occur.
In der nicht vorveröffentlichten PCT-Anmeldung WO 00/62394 A1 schafft man zwar eine Lösung für die vorausgehend genannten Probleme, indem man der Sicherungseinrichtung für den Verbraucher eine Schutzschaltung vorordnet, welche ein schnelles Ansprechverhalten zeigt, so dass im Falle einer Überspannung bzw. eines zu hohen Stromes ein rasches Abschalten der nachgeordneten Schaltungen möglich wird. Als Schalter verwendet man hierbei jedoch einen FET, der im Längszweig zwischen dem einen Eingangsanschluss der Schutzschaltung und der nachgeordneten Sicherungseinrichtung vorgesehen ist. In the non-prepublished PCT application WO 00/62394 A1 Although one creates a solution for the aforementioned Problems by giving the safety device to the consumer provides a protection circuit which provides fast response shows, so in case of overvoltage or a too high current, a rapid shutdown of the downstream Circuits becomes possible. As a switch one uses Here, however, a FET, the longitudinal branch between the one Input terminal of the protection circuit and the downstream Safety device is provided.
Bei der Verwendung eines FET sind die Beschaltungsmöglichkeiten und die Anordnung in der Schutzschaltung aber begrenzt und relativ unflexibel, so dass Verbesserungen hierzu denkbar sind.When using a FET are the wiring options and the arrangement in the protection circuit but limited and relatively inflexible, so that improvements conceivable are.
In der DE 38 04 250 C1 ist eine Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung, insbesondere für den Einsatz bei digitalen Endgeräten, beschrieben. Dabei ist zum Abschalten einer Spannung in einem Längszweig der Schaltungsanordnung die Source-Drain-Strecke eines Feldeffekttransistors angeordnet, dessen Durchgang über sein Gate in Abhängigkeit sowohl von der Durchsteuerung eines Transistors als auch von der Ladung eines Kondensators gesteuert wird.In DE 38 04 250 C1 is a circuit arrangement for current limiting, especially for use with digital devices, described. It is to turn off a voltage in a longitudinal branch of the circuit arrangement, the source-drain path a field effect transistor arranged whose passage via its gate depending on both the throughput a transistor as well as the charge of a capacitor is controlled.
Die DE 296 13 790 U1 betrifft einen mikromechanisch gefertigten Mikroschalter, bei dem, vergleichbar einem Reed-Kontakt, eine Schaltbewegung durch ein auf einen elastischen biegbaren Träger einwirkendes Magnetfeld bewirkt werden kann.DE 296 13 790 U1 relates to a micromechanically manufactured Microswitch, in which, comparable to a reed contact, a switching movement by a flexible on a flexible Carrier acting magnetic field can be effected.
In der DE 41 00 634 A1 ist eine Prüfvorrichtung für IC's, insbesondere in bestückten Leiterplatten, offenbart, bei der zur Verbindung einzelner Prüfpunkte eines Prüflings mit unterschiedlichen Prüfkanälen eine Mehrzahl von Mikro-Relais vorgesehen ist.In DE 41 00 634 A1 is a test apparatus for IC's, in particular in populated printed circuit boards, disclosed at the to Connection of individual test points of a test object with different ones Test channels provided a plurality of micro-relay is.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung zur Spannungsbegrenzung für eine zu schützende Einrichtung, insbesondere einen Verbraucher mit vorgeschalteter Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung, zu schaffen, die entsprechend den Schaltungsanforderungen flexibel ausgelegt werden kann, die vernachlässigbare Längsspannungsabfälle und Querströme aufweist und die insbesondere eine geeignete Schutzfunktion für eine einem Verbraucher vorgeschaltete Zener-Barriere bilden kann.The present invention is therefore an object of the invention to provide a protection circuit for limiting the voltage for a device to be protected, in particular a consumer with upstream voltage and current limiting device, which can be designed flexibly according to the circuit requirements, which has negligible longitudinal voltage drops and cross currents and in particular can provide a suitable protective function for a consumer upstream Zener barrier.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzschaltung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a protection circuit
solved with the features of
Eine gattungsgemäße Schutzschaltung ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die Schalteinrichtung ein mikromechanisches Bauteil ist, welches einen Steuerkreis mit einem hohen Eingangswiderstand und einen vom Steuerkreis galvanisch getrennten Ausgangskreis aufweist, der über den Steuerkreis schaltbar ist, wobei der Ausgangskreis in geöffnetem Schaltzustand eine galvanische Trennung seiner Ausgangsanschlüsse aufweist.A generic protection circuit according to the invention thereby further developed that the switching device is a micromechanical Component is, which is a control circuit with a high input resistance and one of the control circuit galvanic having separate output circuit, via the control circuit is switchable, wherein the output circuit in the open switching state has a galvanic isolation of its output terminals.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt daher darin, den erforderlichen Schalter nicht als bipolaren Transistor, als FET oder dergleichen auszulegen, sondern ein mikro-mechanisches Bauteil mit hohem Eingangswiderstand und galvanischer Trennung von Ausgangs- und Steuerkreis zu wählen, das beim Abschalten bzw. Öffnen des Schalters eine galvanische Trennung der Ausgangsanschlüsse aufweist.A core idea of the invention therefore lies in the required Switch not as bipolar transistor, as FET or to interpret the like, but a micro-mechanical component with high input resistance and galvanic isolation of Output and control circuit to be selected when switching off or Opening the switch galvanic isolation of the output terminals having.
Zweckmäßigerweise wird das mikro-mechanische Bauteil bzw. Bauelement in Form eines Mikro-Relais auf der Basis von Materialien und Verfahren realisiert, wie sie in der Mikro-Mechanik und/oder bei der Halbleiterherstellung üblich sind.Appropriately, the micro-mechanical component or component in the form of a micro relay based on materials and processes realized, as in micro-mechanics and / or are common in semiconductor manufacturing.
Insbesondere wird hierfür in sehr vorteilhafter Weise ein Mikro-Relais zum Beispiel auf Siliziumbasis gewählt, dass einen geeigneten Schichtaufbau zum Beispiel ähnlich dem bei Halbleiter-Bauelementen haben kann, und dessen Schichten verfahrenstechnisch so strukturiert sind, dass das eigentlich schaltende mechanische Element durch elektrostatische oder piezoelektrische Kräfte, also Ladungsveränderung, betätigbar ist. Im Hinblick auf die Kontaktgabe bzw. das Öffnen der Kontakte kann dieses Silizium-Mikro-Relais also ähnlich der Art einer Blattfederfunktion, eines Biegebalkens o.ä. arbeiten. Im US-Patent US-5,638,946 ist ein solches Relais beispielhaft beschrieben.In particular, this is in a very advantageous manner, a micro-relay for example, silicon-based, that one suitable layer structure, for example, similar to that of semiconductor devices and whose layers can be procedurally are structured so that the actually switching mechanical element by electrostatic or piezoelectric Forces, ie charge change, is actuated. In terms of on the contact or opening the contacts can this silicon micro-relay so similar to the nature of a leaf spring function, a bending beam or similar work. In the US patent US-5,638,946 describes such a relay by way of example.
Als Spannungsfühler-Einrichtung kann eine Spannungsfühler-Diode, insbesondere eine Zener-Diode, ein Leistungsfühler oder ein Temperaturfühler, beispielsweise ein temperaturveränderlicher Widerstand, z.B. ein Thermistor, eingesetzt werden. Bei einer bevorzugten Schaltungsauslegung ist dem elektronischen Schalter (T1) mindestens ein Arbeitswiderstand (Rc) und der Spannungsfühler-Diode (Dz) mindestens ein Widerstand (Rb) zugeordnet, und der Steueranschluss des elektronischen Schalters (T1) steht mit dem Widerstand (Rb) und der Spannungsfühler-Diode (Dz) in Wirkverbindung.As a voltage sensor device, a voltage sensor diode, in particular a Zener diode, a power sensor or a temperature sensor, such as a temperature variable Resistance, e.g. a thermistor can be used. at a preferred circuit design is the electronic Switch (T1) at least one working resistor (Rc) and the Voltage sensing diode (Dz) associated with at least one resistor (Rb), and the control terminal of the electronic switch (T1) is connected to the resistor (Rb) and the voltage sensor diode (Dz) in operative connection.
Ein gravierender Vorteil in der Flexibilität der Schaltungsauslegung ist hierbei die galvanische Trennung beim Mikro-Relais zwischen seinem Steuerkreis und den Anschlüssen des Lastkreises sowie die hohe Eingangsimpedanz des Steuerkreises. Aufgrund seiner Mikrostruktur kann dieses Mikro-Relais auch in einer integrierten Ausführung mit der weiteren Elektronik realisiert werden, wobei auch eine Baugruppe als SMD oder auch eine Realisierung in Art eines Chips denkbar ist.A serious advantage in the flexibility of the circuit design Here is the galvanic isolation of the micro-relay between its control circuit and the terminals of the Load circuit and the high input impedance of the control circuit. Due to its microstructure, this micro-relay can also be used in realized an integrated version with the other electronics be, with an assembly as SMD or else a realization in the manner of a chip is conceivable.
Es besteht aber auch je nach Einsatzzweck die Möglichkeit, externe Bauelemente zum Mikro-Relais vorzusehen oder die erforderlichen Bauelement direkt als Baugruppe mit dem Mikro-Relais zu verwirklichen.But there is also the possibility, depending on the purpose, external Provide components for micro-relay or the required Component directly as an assembly with the micro-relay to realize.
Sehr vorteilhaft ist beim Mikro-Relais auch die hohe Vibrationsfestigkeit, was die Fehlerwahrscheinlichkeit reduziert. Ganz wesentlich jedoch ist bei der Wahl des Schalters als Mikro-Relais die Tatsache, dass es sehr flexibel den entsprechenden Anforderungen angepasst werden kann, das heißt bei einer vorhandenen Spannungs- bzw. Stromfühleinrichtung entsprechend den Ausgangserfordernissen für die nachgeschalteten Verbraucher, mit einem hohen Freiheitsgrad in der Schaltung plaziert werden kann.Very advantageous is the micro-relay and the high vibration resistance, which reduces the probability of error. Quite essential, however, is in the choice of the switch as a micro-relay the fact that it is very flexible the corresponding Requirements can be adjusted, that is at a existing voltage or current sensing device accordingly the output requirements for the downstream consumers, placed with a high degree of freedom in the circuit can be.
So ist das Mikro-Relais mit seinen Steueranschlüssen auch direkt über eine Kollektor-Emitter- oder Kollektor-Basis-Strecke bzw. Drain-Source- oder Drain-Gate-Strecke eines Transistors ansteuerbar. Die Integration eines Mikro-Relais in bestehende Schaltungen kann bei der richtigen Bewertung der Eigenschaften des Mikro-Relais üblicherweise relativ einfach erfolgen. Im Vergleich zu einem als Schalter eingesetzten FET wird die Spannung am Ausgang ohne zusätzliche Beschaltung zum Erreichen einer Hysterese in einer Art Kippfunktion abgeschaltet. Mittels einer Schutzschaltung mit Mikro-Relais als Schalter können daher in hervorragender Weise Schaltungen gegen Überspannung und Überlast, auch mit Selbsthaltung, realisiert werden.So the micro-relay with its control connections is also direct via a collector-emitter or collector-base line or drain-source or drain-gate path of a transistor controllable. The integration of a micro-relay into existing ones Circuits can be at the right rating of the properties Of the micro-relay usually done relatively easily. in the Compared to a FET used as a switch is the Voltage at the output without additional wiring to reach switched off a hysteresis in a kind of tilting function. through a protection circuit with micro-relay as a switch can therefore excellent circuits against overvoltage and overload, even with self-holding, can be realized.
Der ganz erhebliche Vorteil des Einsatzes einer entsprechenden Mikro-Einrichtung bzw. eines Mikro-Relais als Schalter in einer Schutzschaltung ist die erhebliche Vereinfachung beim Bauteilaufwand zur Ansteuerung des Mikro-Relais. Diese Vereinfachung kann in entsprechenden Fällen so weit führen, dass das Mikro-Relais alleine, ohne weitere vorgeschaltete Bauelemente, die Ansprechfunktion und Abschaltfunktion für den nachfolgenden Verbraucher übernimmt.The very significant advantage of using a corresponding Micro-device or a micro-relay as a switch in one Protection circuit is the considerable simplification of the component cost for controlling the micro-relay. This simplification can lead in such cases so far that the Micro relays alone, without further upstream components, the response function and shutdown function for the following Consumer takes over.
Die Erfindung ermöglicht daher in vereinfachter Weise eine Detektoreinrichtung für Überspannung und Überlast, die als Kernzelle in der Schutzschaltung den Schalter des entsprechenden Mikro-Relais betätigt. Diese Kernzelle kann mit Erweiterungszellen zur Einstellung bzw. Justierung von Parametern der Kernzelle ausgestattet sein. Hierbei kann auch der Eigenschutz des Mikro-Relais gegen Überspannung miteinbezogen sein. Ein derartiger Aufbau der Schutzschaltung ermöglicht eine hohe Flexibilität im Hinblick auf die Auslegung mit Schalttransistoren vom npn-Typ bzw. pnp-Typ oder als FET.The invention therefore enables a detector device in a simplified manner for overvoltage and overload, as the core cell in the protection circuit the switch of the corresponding Micro-relay actuated. This core cell can with expansion cells for setting or adjusting parameters of Core cell be equipped. This can also be the self-protection of the micro-relay against overvoltage. One Such a structure of the protection circuit allows a high Flexibility in terms of design with switching transistors of the npn type or pnp type or as FET.
Je nach den Erfordernissen kann das Mikro-Relais als "Schließer" bzw. "Öffner" ausgelegt sein.Depending on the requirements, the micro-relay can be used as a "make contact" or "opener" be designed.
Insbesondere durch das sehr kurze Ansprechverhalten, den hohen Eingangswiderstand und die hohe Schaltfrequenz ermöglicht das Mikro-Relais sozusagen auch den Schutz einer einem Verbraucher oder Messwertgeber vorgeschalteten Spannungs-StromBegrenzungseinrichtung, die üblicherweise als Zener-Barriere aufgebaut ist. Mit anderen Worten zeigt eine entsprechende Schutzschaltung ein schnelleres Abtrennen als z.B. eine nachgeschaltete Zener-Barriere, so dass auch Baugruppen des Ex-Bereiches abgesichert werden können.In particular, by the very short response, the high Input resistance and the high switching frequency allows the Micro-relay, so to speak, the protection of a consumer or transducers upstream voltage-current limiting device, usually as a zener barrier is constructed. In other words, a corresponding shows Protection circuit faster separation than e.g. a downstream one Zener barrier, so that also assemblies of the Ex area can be secured.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand schematischer Beispiele noch näher erläutert. Hierbei zeigt:
- Fig. 1
- zwei Varianten einer Kernzelle mit pnp- bzw. npn-Transistor;
- Fig. 2
- eine Erweiterungszelle zum Ausbau der Grundschaltung mit einer Kernzelle nach Fig. 1;
- Fig. 3
- das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Schutzschaltung mit Kernzellen in zwei Ausführungsformen und Erweiterungszellen, anhand derer die verschiedenen Varianten der Schutzschaltung durch wahlweises Verwenden der gezeigten Elemente abgeleitet werden können;
- Fig. 4
- ein Ausführungsbeispiel der Schaltung mit einer Kernzelle mit npn-Transistor und einem MikroRelais MR1 als Schließer am Ausgang;
- Fig. 5
- eine weitere Ableitung aus Fig. 3 mit einem npn-Transistor, wobei ein Steueranschluss des Mikro-Relais auf die Basis des Transistors statt seines Emitters wie in Fig. 3 geführt ist;
- Fig. 6
- eine andere Ausführungsform der Schutzschaltung mit einem Mikro-Relais als Öffner;
- Fig. 7
- eine weitere Variation der Kernzelle mit pnp-Transistor und eine zum Eigenschutz des Mikro-Relais MR1 vorgesehene parallel zum Mikro-Relais liegende Z-Diode;
- Fig. 8
- eine weitere Ausführungsform der Schutzschaltung, in der die Ausgangsspannung über einen Widerstand Rh als Hysterese-Widerstand auf die Basis des Transistors der Kernzelle zurückgekoppelt ist;
- Fig. 9'
- die einfachste Ausführungsform der Schutzschaltung mit einem Mikro-Relais, wie sie bei entsprechender Parameteranpassung möglich ist, und
- Fig. 10
- eine Schutzschaltung mit Mikro-Relais mit nachgeschalteter Spannungs-Strom-Begrenzungseinrichtung und nachfolgender Last.
- Fig. 1
- two variants of a core cell with pnp or npn transistor;
- Fig. 2
- an expansion cell for removing the basic circuit having a core cell of Fig. 1;
- Fig. 3
- the functional principle of the protection circuit according to the invention with core cells in two embodiments and expansion cells, based on which the various variants of the protection circuit can be derived by selectively using the elements shown;
- Fig. 4
- an embodiment of the circuit with a core cell with npn transistor and a micro-relay MR1 as normally open at the output;
- Fig. 5
- a further derivation of Figure 3 with an npn transistor, wherein a control terminal of the micro-relay is guided to the base of the transistor instead of its emitter as shown in Figure 3;
- Fig. 6
- another embodiment of the protection circuit with a micro-relay as an opener;
- Fig. 7
- a further variation of the core cell with pnp transistor and provided for self-protection of the micro-relay MR1 parallel to the micro-relay Z-diode lying;
- Fig. 8
- another embodiment of the protection circuit in which the output voltage is fed back via a resistor Rh as a hysteresis resistor to the base of the transistor of the core cell;
- Fig. 9 '
- the simplest embodiment of the protection circuit with a micro-relay, as is possible with appropriate parameter adjustment, and
- Fig. 10
- a protection circuit with micro-relay with downstream voltage-current limiting device and subsequent load.
In Fig. 1 ist in zwei Varianten schematisch eine Spannungs-Detektoreinrichtung
4 dargestellt. Die Spannungs-Detektoreinrichtung
4, die auch Kernzelle 4 genannt wird, besteht
im Wesentlichen aus einer Parallelschaltung, in deren
einem Zweig ein Transistor T1 und ein dazu in Reihe liegender
Kollektorwiderstand Rc liegen. Im anderen Zweig ist eine Zener-Diode
Dz und ein Basiswiderstand Rb vorgesehen. Die Basis
des Transistors T1 ist auf den Verknüpfungspunkt 24 zwischen
Zener-Diode und Basiswiderstand Rb geführt.
Im linken dargestellten Fall ist der Transistor T1 ein bipolarer
pnp-Transistor. In der rechts dargestellten Variante ist
ein npn-Transistor T1' vorgesehen. Anstelle von bipolaren
Transistoren können auch FET's eingesetzt werden.In Fig. 1, a
In the left illustrated case, the transistor T1 is a bipolar pnp transistor. In the variant shown on the right, an npn transistor T1 'is provided. Instead of bipolar transistors and FETs can be used.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Erweiterungszelle für die in Fig. 1 dargestellten Varianten einer Kernzelle. Die Erweiterungszelle besteht im Beispiel aus einer Z-Diode Dz sowie einem dazu in Reihe geschalteten Widerstand Rv.Fig. 2 shows an example of an expansion cell for the in Fig. 1 illustrated variants of a core cell. The expansion cell consists in the example of a Zener diode Dz and a in series resistor Rv.
In Figur 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Schutzschaltung
in mehreren Varianten dargestellt. Die Schutzschaltung 1
weist eine Kernzelle 4 mit einem pnp-Transistor T1 sowie zwei
Erweiterungszellen 5, 6 mit Z-Dioden Dz+ bzw. Dz- und Widerständen
Rv+ und Rv- auf. Die Kernzelle 4 ist über die Erweiterungszellen
5, 6 mit einer positiven bzw. einer negativen Versorgungsspannung
11 bzw. 12 verbunden.FIG. 3 schematically shows a protective circuit according to the invention
shown in several variants. The
Als schneller Schalter wird in einer ersten vorteilhaften Variante
der Schutzschaltung 1 ein Mikro-Relais MR1 als Schließer
vorgesehen. Dieses Mikro-Relais MR1 liegt einerseits mit
seinem einen Eingang 7 am Emitter des Transistors T1 und mit
seinem anderen Eingang 8 am Kollektor des Transistors T1. Der
schaltbare Ausgang 17 liegt am Eingangsanschluss 11 der
Schutzschaltung 1, während der andere Ausgang 18 des Mikro-Relais
MR1 zur zu schützenden Einrichtung L1, S führt. Die zu
schützende Einrichtung ist bei der ersten Variante von Fig. 3
beispielhaft als Last L1 mit Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung
als Sicherungseinrichtung S dargestellt. Sowohl
Last L1 als auch die Sicherungseinrichtung S liegen mit ihrem
jeweils anderen Anschluss auf dem Anschluss 14 der Schutzschaltung.As a fast switch is in a first advantageous variant
the
Die in der Fig. 3 schematisch dargestellte Sicherungseinrichtung S kann eine Zener-Barriere sein mit einer Sicherung im seriellen Zweig zur Last L1, wie dies auch in der nachfolgenden Fig. 10 dargestellt ist.The safety device shown schematically in FIG. 3 S can be a zener barrier with a fuse in the serial branch to the load L1, as in the following Fig. 10 is shown.
Im Standardfall werden die beiden Dioden Dz+, Dz- und einer
der beiden Widerstände Rv+, Rv- durch Brücken ersetzt, so dass
der erste Anschluss der Kernzelle 4 direkt oder über Rv+ mit
11,13 verbunden ist. Der andere Anschluss der Kernzelle 4
führt dann entweder direkt oder über Rv- auf die Leitung 12,
14.In the standard case, the two diodes Dz +, Dz- and one
the two resistors Rv +, Rv- replaced by bridges, so that
the first connection of the
In der Funktionsweise wird in der vorausgehend dargelegten Beschaltung nach Fig. 3 die zu schützende Einrichtung bei einer auftretenden Überspannung mit so geringer Verzögerung durch das Mikro-Relais MR1 abgeschaltet, dass in der kurzen Phase des Abschaltens die noch auf die zu schützende Einrichtung übertragene Energie nicht ausreicht, um Elemente der zu schützenden Einrichtung S, L1 zu beschädigen.The functioning is described in the previous circuit According to Fig. 3, the device to be protected at a occurring overvoltage with so little delay by the micro-relay MR1 turns off that in the short phase Turning off the still transferred to the device to be protected Energy is insufficient to protect elements of the Device S, L1 damage.
Im Normalbetrieb ist der Transistor T1 nichtleitend bzw. gesperrt
und der Schalter 21 des Mikro-Relais MR1 ist geschlossen.
An den Eingangsanschlüssen 11, 12 liegt die Versorgungsspannung
bzw. Spannung für die zu schützende Einrichtung an,
da der Schalter 21 des Mikro-Relais MR1 geschlossen ist.In normal operation, the transistor T1 is non-conductive or blocked
and the
Würde daher eine Spannungsspitze an die Eingangsanschlüsse 11,
12 gelangen, so würde abhängig von der Spannung der Zener-Diode
Dz diese leitend werden und durch den Stromfluss im Knotenpunkt
24 das Durchschalten des Transistors T1 herbeiführen.Therefore, if a voltage spike to the
Aufgrund der an den Anschlüssen 7 und 8 des Mikro-Relais MR1
abgeschalteten Spannung würde daher der Schalter 21 öffnen,
womit ein flinkes Abschalten der zu schützenden Einrichtung S,
L1 bei Überspannung erreicht wird. Die zu schützende Einrichtung
wird daher auf diese Weise vor einer Überspannung geschützt,
wobei auch das Ansprechen einer Sicherung bereits
durch das schnelle Öffnen des Mikro-Relais MR1 verhindert werden
kann.Due to the
In der Fig. 3 ist weiterhin ein Ausbau der aus Kernzelle 4 und
Mikro-Relais MR1, MR2 bestehenden Grundschaltung mittels Erweiterungszellen
5, 6 dargestellt.
Die Erweiterungszelle 5 besteht im Beispiel nach Fig. 3 aus
einer weiteren Zener-Diode Dz und einem in Serie dazu liegenden
Vorwiderstand Rv. Diese können auch einzeln oder in Kombination
als Erweiterungszelle, z.B. seriell zur Kernzelle 4 gegenüber
dem positiven Eingangsanschluss 11 und/oder als Erweiterungszelle
6 gegenüber dem anderen Eingangsanschluss 12 vorgesehen
sein.FIG. 3 also shows an expansion of the basic circuit consisting of
In the example of FIG. 3, the
Durch eine derartige Erweiterungszelle 5 bzw. 6 kann der Strom
begrenzt werden, der durch die Kernzelle 4 fließt. Es kann aber
auch sozusagen eine Justierung der Einsatzspannung der
Kernzelle 4 damit erreicht werden. In der Kernzelle 4 kann
weiterhin eine Z-Diode 26 vorgesehen sein, welche die Funktion
eines Eingangsüberspannungsschutzes für das Mikro-Relais MR1
übernimmt (siehe Fig. 7).By such an
Bei der weiteren in Fig. 3 dargestellten Variante der Schutzschaltung
1 wird gedanklich das Mikro-Relais MR2 als Öffner
vorgesehen.
Die flinke Abschaltfunktion im Falle einer Überspannung wird
durch das Mikro-Relais MR2 realisiert. Dieses Mikro-Relais MR2
liegt mit seinen Eingangsanschlüssen, 9, 10 parallel zum Kollektorwiderstand
Rc der vorausgehend beschriebenen Kernzelle
4. Das Mikro-Relais MR2 ist im vorliegenden Fall als "Öffner"
mit einem Schalter 22 ausgebildet, der im Normalbetrieb geschlossen
ist, da über den Widerstand Rc keine ausreichende
Steuerspannung zur Verfügung steht.In the case of the further variant of the
The quick shutdown function in case of overvoltage is realized by the micro relay MR2. This micro-relay MR2 lies with its input terminals, 9, 10 parallel to the collector resistor Rc of the
Das Mikro-Relais MR2 liegt mit seinem Ausgangsanschluss 19 am
Eingangsanschluss 11 der Versorgungsspannung und mit seinem
weiteren Ausgangsanschluss 20 an der zu schützenden Einrichtung
L2, die am Anschluss 12 der Schutzschaltung 1 liegt.The micro-relay MR2 lies with its
Gelangt eine Überspannung an die Eingangsanschlüsse 11, 12, so
wird wieder, wie oben, die Z-Diode Dz in Abhängigkeit der anliegenden
Spannung leitend werden und durch den Stromfluss im
Knotenpunkt 24 das Durchschalten des Transistors T1 herbeiführen.
Aufgrund dessen würde im Kollektor-Emitter-Kreis von T1
ein Strom fließen, der einen Spannungsabfall an Rc verursacht.
Dieser Spannungsabfall am Kollektorwiderstand Rc, der an den
Anschlüssen 9, 10 des Mikro-Relais MR2 liegt, bewirkt ein Öffnen
des Schalters 22 und damit ein Abtrennen der zu schützenden
Einrichtung L2.If an overvoltage to the
Aufgrund der äußerst kurzen Ansprechzeit bzw. Anzugsverzögerung, des hohen Eingangswiderstandes, der geringen Leistungsaufnahme, der hohen Schaltfrequenz und der galvanischen Trennung von Steuer- und Lastkreis, eignet sich daher ein derartiges Mikro-Relais MR1 bzw. MR2 in hervorragender weise als Sicherungsschalter, insbesondere bei Überspannungen, zumal nach dem Öffnen des Schalters eine galvanische Trennung an den Anschlüssen zur Last vorhanden ist.Due to the extremely short response time or delay, high input resistance, low power consumption, the high switching frequency and the galvanic isolation of control and load circuit, is therefore suitable for such Micro relays MR1 and MR2 are excellent as safety switches, especially with overvoltages, especially after opening the switch a galvanic isolation at the terminals is present for the load.
Der Ansprechwert für eine zu detektierende Überspannung wird von der Z-Diode festgelegt. Liegt jedoch die Ansprechspannung des Mikro-Relais über der zur Verfügung stehenden Eingangsspannung an 11, 12, kann das Mikro-Relais ohne zusätzliche Maßnahmen nicht angesteuert werden.The response value for an overvoltage to be detected becomes set by the Zener diode. However, is the response voltage of the micro-relay over the available input voltage At 11, 12, the micro-relay can be used without additional Measures are not controlled.
Zum Erreichen sehr niedriger Ansprechpegel kann es daher zweckmäßig sein, dem Mikro-Relais MR1 bzw. MR2 einen Spannungswandler vorzuschalten, der den niedrigen Pegel auf einen entsprechenden Einsatzspannungspegel transformiert. Der Spannungswandler selbst kann hierbei in idealer Weise als interne Ladungspumpe im Mikro-Relais ausgebildet sein.It can therefore be used to achieve very low levels of response be expedient, the micro-relay MR1 or MR2 a voltage converter to switch the low level to one corresponding threshold voltage level transformed. The voltage converter itself can be ideally considered as internal Charge pump be formed in the micro-relay.
Wie die Varianten des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3 zeigen,
kann je nach vorhandener Ausführung des Mikro-Relais als
"Öffner" bzw. "Schließer", allein durch das passende Einfügen
des Mikro-Relais in die Schutzschaltung 1 ein Abtrennen erzielt
werden. Aufgrund des hohen Eingangswiderstandes muss das
Mikro-Relais nicht als Arbeitswiderstand berücksichtigt werden,
sondern kann im Wesentlichen parallel zu vorhandenen Bauelementen
der Kernzelle 4 an nahezu jeder geeigneten Stelle
als Schaltelement hinzugefügt werden.As the variants of the embodiment of FIG. 3 show,
depending on the existing version of the micro-relay as
"Normally open" or "Normally open", just by the appropriate insertion
of the micro-relay in the
Da die Kernzelle 4 nach der Fig. 3 zusammen mit den Erweiterungszellen
5, 6 verschieden variiert werden kann, sind in den
nachfolgenden Figuren 4 bis 8 einige Ausführungsbeispiele zusammen
mit der entsprechenden Anschlusslage des Mikro-Relais
MR1 bzw. MR2 dargestellt.Since the
In Fig. 4 besteht die Kernzelle 4 aus der Zener-Diode Dz in
Serie zum Basiswiderstand Rb. Im parallel liegenden Zweig ist
in Fig. 4 ein npn-Transistor T1' und ein Kollektorwiderstand
Rc vorgesehen. Als Erweiterungszelle 5 ist ein Vorwiderstand
Rv gegenüber dem Eingangsanschluss 11 vorhanden.In Fig. 4, the
Das Mikro-Relais MR1, das im Beispiel nach Fig. 4 ein "Schließer"
ist, liegt mit seinem Anschluss 7 am Kollektor des Transistors
T1' und mit seinem anderen Anschluss 8 am Eingangsanschluss
12 bzw. am Anschluss 14. Der Ausgang 17 des Mikro-Relais
MR1 liegt am Anschluss 11. Der andere Ausgang 18 ist
für den Anschluss einer zu schützenden Einrichtung L1, gegebenenfalls
zusammen mit einer Sicherungseinrichtung S vorgesehen,
die mit ihren anderen Anschlüssen am Ausgang 14 liegen
würden.The micro-relay MR1, which in the example of FIG. 4 is a "make contact"
is located with its terminal 7 at the collector of the transistor
T1 'and with its
Im Normalfall ist das Mikro-Relais MR1 geschlossen, so dass
die entsprechende Versorgungsspannung an den Anschlüssen 18,
14 zur zu schützenden Einrichtung liegt. Gelangt eine Überspannung
auf die Anschlüsse 11, 12, so schaltet der Transistor
T1' durch. Das Mikro-Relais MR1 öffnet und schaltet damit die
entsprechende zu schützende Einrichtung bzw. die vorgeschaltete
Sicherungseinrichtung S1 (Fig. 1) in kürzester Zeit ab, so
dass eine Beschädigung der an den Anschlüssen 18, 14 liegenden
Verbraucher vermieden wird.Normally, the micro-relay MR1 is closed, so that
the corresponding supply voltage at the
Es ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der die zu
schützende Einrichtung L1, S1 mit ihrem einen Anschluss am Anschluss
11 liegt und mit ihrem anderen Anschluss mit dem Ausgang
17 des Mikro-Relais MR1 verbunden ist. Der Anschluss 18
des Mikro-Relais MR1 wäre dann mit der Leitung 12, 14 verbunden.It is also an embodiment conceivable in which the
protective device L1, S1 with its one connection on the
Ein weiteres vorteilhaftes Beispiel ist in Fig. 5 dargestellt.
Die Kernzelle besteht aus der Zener-Diode Dz und dem in Reihe
liegenden Basiswiderstand Rb, dem ein Vorwiderstand Rv als Erweiterungszelle
6 gegenüber dem Eingangsanschluss 12 nachgeschaltet
ist.Another advantageous example is shown in FIG.
The core cell consists of the zener diode Dz and in series
lying base resistor Rb, which has a series resistor Rv as an
Der zweite Zweig der Kernzelle 4 weist einen npn-Transistor
T1' auf, dessen Kollektor über den Kollektorwiderstand Rc am
Eingang 11 liegt. Der Emitter des Transistors T1' liegt am
Verbindungspunkt zu dem Basiswiderstand Rb und dem Vorwiderstand
Rv. Die Basis liegt am Knotenpunkt zwischen der Zener-Diode
Dz und dem Widerstand Rb. Das als "Schließer" ausgebildete
Mikro-Relais MR1 liegt mit seinem Anschluss 7 am Kollektor
und mit seinem Anschluss 8 an der Basis des Transistors
T1'. Der Ausgangsanschluss 17 liegt auf dem Eingang 11. Der
andere Ausgangsanschluss 18 dient als Anschlusspunkt für die
zu schützende Einrichtung, die mit ihrem weiteren Anschluss am
Ausgang 14 liegt.The second branch of the
In vergleichbarer Weise besteht der Schutz gegen eine Überspannung darin, dass beim Auftreten einer solchen das Mikro-Relais MR1 öffnet und dadurch die nachfolgende Last abschaltet.Similarly, protection against overvoltage exists in that on the occurrence of such a micro-relay MR1 opens and thereby shuts off the subsequent load.
In Fig. 6 ist die Schutzschaltung mit einem Mikro-Relais MR2
als "Öffner" dargestellt. Die Kernzelle 4 besteht aus einer
Zener-Diode Dz und einem Basiswiderstand Rb in einem Zweig. Im
anderen Zweig ist ein npn-Transistor T1' mit einem Kollektorwiderstand
Rc vorgesehen. Diese Kernzelle 4 liegt über einem
Vorwiderstand Rv am Eingangsanschluss 11. Der Basiswiederstand
Rb und der Emitter des Transistors T1' sind auf den Eingangsanschluss
12 bzw. den Ausgang 14 gelegt.In Fig. 6, the protection circuit with a micro-relay MR2
shown as "opener". The
Der Anschluss 9 des Mikro-Relais MR2 liegt am Kollektorwiderstand
Rc bzw. dem Vorwiderstand Rv. Der andere Anschluss 10
liegt am Kollektor. Der erste Ausgang 19 des Mikro-Relais MR2
liegt am Eingangsanschluss 11. Der zweite Ausgang 20 des Mikro-Relais
MR2 dient als Anschlusspunkt für einen Verbraucher,
der mit seinem anderen Anschluss am Ausgang 14 liegen würde.
Im Falle des Auftretens einer Überspannung an den Eingangsanschlüssen
11, 12 fließt über die Zener-Diode Dz ein Strom an
die Basis des Transistors T1', der durchschaltet, so dass das
am Kollektorwiderstand Rc abfallende Potenzial auf die Anschlüsse
9, 10 des Mikro-Relais MR2 gelangt, das unverzüglich
öffnet und damit den an den Anschlussklemmen 20, 14 liegenden
Verbraucher abtrennt und schützt.The
Im Beispiel nach Fig. 7 ist eine weitere Beschaltungsmöglichkeit
mit einem als "Schließer" dargestellen Mikro-Relais MR1
gezeigt. Die Kernzelle 4 ist geringfügig modifiziert ausgelegt,
wobei im linken parallelen Zweig ein Baswiswiderstand Rb
in Serie zu einer Zener-Diode Dz liegt.In the example of FIG. 7 is another Beschaltungsmöglichkeit
with a micro relay MR1 shown as a "make contact"
shown. The
Nachgeschaltet zu dieser Zener-Diode Dz ist ein Vorwiderstand
Rv im Sinne einer Erweiterungszelle 6 gegenüber dem Eingangsanschluss
12 mit negativem Potenzial. Im rechten Zweig liegt
ein pnp-Transistor T1 mit seinem Emitter am Eingangsanschluss
11 und mit seinem Kollektor über einen Kollektorwiderstand Rc
am Eingang 12 bzw. am Ausgangsanschluss 14.Downstream of this zener diode Dz is a series resistor
Rv in the sense of an
Das Mikro-Relais MR1 liegt mit einem Anschluss 7 am Eingangsanschluss
11 und mit seinem anderen Anschluss 8 am Kollektor
des Transistors T1. Der Ausgang 17 des Mikro-Relais MR1 liegt
ebenfalls am Eingangsanschluss 11 der Versorgungsspannung,
während der andere Anschluss 18 zu einem nicht dargestellten
Verbraucher führt, der mit seinem anderen Anschluss an der
Ausgangsklemme 14 liegen würde. Zum Eigenschutz des Mikro-Relais
MR1 gegen eine zu hohe Steuerspannung ist parallel zum
Mikro-Relais MR1 bzw. zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
T1 eine Zener-Diode 26 mit ihrer Anode am Kollektor
bzw. dem Anschluss 8 des Mikro-Relais MR1 und mit ihrer Kathode
am Eingangsanschluss 11 vorgesehen. Mit dieser Beschaltung
wird somit einerseits ein angeschlossener Verbraucher bzw. eine
Sicherungseinrichtung durch ein Öffnen des Mikro-Relais MR1
bei Überspannung geschützt. Gleichzeitig würde bei zu hoher
Spannung auch das Mikro-Relais MR1 durch die Zener-Diode 26
geschützt, da diese in einem derartigen Fall die Steuerspannung
begrenzen würde.The micro-relay MR1 is connected to a
Eine Schaltungsauslegung mit einer Rückkopplung des am Ausgang
18 des Mikro-Relais MR1 liegenden Potenzials auf die Basis
bzw. den Knotenpunkt 24 des Transistors T1 ist in Fig. 8 dargestellt.
Die Kernzelle 4 mit der Erweiterungszelle 6 entspricht
dabei der Ausführungsform nach Fig. 3. Der Ausgang 18
des als "Schließer" ausgebildeten Mikro-Relais MR1 ist im Beispiel
nach Fig. 8 über einen Hysterese-Widerstand Rh auf den
Knotenpunkt 24 zurückgekoppelt. Mittels dieser Rückkopplung
des am Ausgang 18 anliegenden Potenzials, das auch dem
Verbraucher zuführt wird, erreicht man ein stabiles Abschalten
des Mikro-Relais MR1 bis hin zur Selbsthaltung. Die Hysteresefunktion
ist jedoch nur bei angeschlossenem Verbraucher mit
vorgeschalteter Z-Barriere als Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung
gegeben.A circuit design with a feedback of the
Aufgrund des Aufbaus und des Schaltverhaltens des Mikro-Relais
bietet sich hierbei der Vorteil, dass im Falle der Auslegung
als "Öffner", wie es in Fig. 9 dargestellt ist, das Mikro-Relais
MR2 als Schutzschaltung ohne weiteren Bauteileaufwand
eingesetzt werden kann. Voraussetzung ist hierbei jedoch, dass
die an den Anschlüssen 9 und 10 auftretende Einsatzspannung
bzw. Überspannung, vor der der nachfolgende Verbraucher an den
Klemmen 20, 14 geschützt werden soll, der Einsatzspannung des
Mikro-Relais MR2 entspricht. Im Beispiel nach Fig. 9 liegt der
Anschluss 9 und der Ausgangsanschluss 19 des Mikro-Relais MR2
auf dem Eingangsanschluss 11. Der Ausgang 10 liegt am Eingangsanschluss
12 bzw. am Ausgangsanschluss 14.Due to the structure and the switching behavior of the micro-relay
offers the advantage that in the case of interpretation
as "opener", as shown in Fig. 9, the micro-relay
MR2 as a protection circuit without further component expenditure
can be used. However, the prerequisite here is that
the occurring at the
Ein zu schützender Verbraucher bzw. eine Sicherungseinrichtung
S entsprechend Fig. 3 würde dementsprechend zwischen den Klemmen
20, 14 angeschlossen sein. Gelangt im Beispiel nach Fig. 9
eine Überspannung an das Mikro-Relais MR2, so trennt das Mikro-Relais
mit äußerst kurzer Schaltzeit über seinen Schalter
die Anschlüsse 19, 20 und schützt dementsprechend den nachfolgenden
Verbraucher vor der Überspannung.A consumer to be protected or a safety device
S corresponding to Fig. 3 would accordingly between the
Aufgrund des Aufbaus des Mikro-Relais auf der Basis von Halbleitermaterialien
auch in integrierter Form, ist es auch möglich,
die Kernzelle 4 und die Erweiterungszellen 5, 6 in der
Art eines Halbleiter-Chips in das Mikro-Relais selbst zu integrieren.
Auf diese Weise ist es möglich die Schutzschaltung
in Form eines einzigen Bauelementes bzw. eines Chips in der
entsprechenden Schaltung vorzusehen. Erfindungsgemäß kann außerdem
ein Vierpol-Modul vorgesehen sein, bei dem das Mikro-Relais
mit seinen Steuereingängen entweder mit dem Signalausgang,
zum Beispiel dem Ausgangssignal einer Schaltstufe, und
der positiven Bezugsspannung oder mit dem Signalausgang und
der negativen Bezugsspannung verbunden ist. Auf diese Weise
wird ohne Bauteileaufwand die Wirkungsrichtung wählbar.Due to the structure of the micro-relay based on semiconductor materials
also in integrated form, it is also possible
the
In Fig. 10 ist in detaillierterer Form der Aufbau einer Schutzschaltung zum Schutz der nicht auswechselbaren Sicherung F1 der stilisierten Z-Barriere, wie sie vorausgehend anhand einer Kernzelle und Erweiterungszellen in der Beschaltung mit einem Mikro-Relais dargelegt worden ist, dargestellt. Der Aufbau mit einer nachfolgenden Sicherheitseinrichtung S, die als Zener-Barriere dargestellt ist, und dem nachfolgenden Verbraucher L1 entspricht im Wesentlichen der älteren Anmeldung WO 00/62394 der Anmelderin, bei der jedoch herkömmliche Schaltelemente verwendet werden.In Fig. 10 is in more detail the structure of a Protection circuit to protect the non-replaceable fuse F1 the stylized Z-barrier, as previously described a core cell and expansion cells in the wiring with a micro-relay has been set forth. The structure with a subsequent safety device S, as Zener barrier is shown, and the subsequent consumer L1 essentially corresponds to the earlier application WO 00/62394 of the applicant, but in which conventional switching elements be used.
Die in Fig. 10 gezeigte Schutzschaltung zwischen den Anschlussklemmen
11, 12 und 18, 14, entspricht hierbei im Wesentlichen
der Ausführungsform nach der Fig. 8. Zwischen dem
Eingangsanschluss 11 und dem Eingangsanschluss 12 liegt in
Reihe ein Widerstand R2, dem eine Zener-Diode D1 nachgeschaltet
ist, sowie ein weiterer Widerstand R5. Ein bipolarer Transistor
Q2 liegt mit seinem Emitter am Eingang 11 und mit seinem
Kollektor über einen Widerstand R4 und einen Widerstand R5
am Eingangsanschluss 12.The protection circuit shown in Fig. 10 between the
Die Basis des Transistors Q2 ist über einen Rückkoppelwiderstand
R3 auf die Klemme 18 gelegt. Die Basis liegt gleichzeitig
am Potenzial zwischen Widerstand R2 und der Kathode der
Zener-Diode D1.The base of the transistor Q2 is via a feedback resistor
Put R3 on
Die zu schützende Einrichtung besteht hier aus dem Verbraucher
L1 und/oder einer als Z-Barriere ausgebildeten, vorgeschalteten
Sicherheitseinrichtung S. Zum Schutz von Verbraucher L1
und Z-Barriere S ist zwischen den Klemmen 11, 18 der Schalter
21 eines Mikro-Relais MR1 vorgesehen. Das Mikro-Relais MR1
liegt mit einem Eingangsausschuss 7 am Eingang 11 und mit seinem
anderen Eingang 8 am Kollektor des Transistors Q2 und dem
Widerstand R4. Im Normalbetrieb ist bei anliegender üblicher
Versorgungsspannung der Schalter 21 des Mikro-Relais MR1 geschlossen,
so dass diese Spannung auf die nachfolgende Sicherheitseinrichtung
S gegeben wird.The device to be protected here consists of the consumer
L1 and / or one formed as a Z-barrier, upstream
Safety device S. For the protection of load L1
and Z-barrier S is between the
Die als Z-Barriere ausgebildete Sicherheitseinrichtung S ist
in Fig. 10 nur schematisch dargestellt. Insbesondere soll die
gezeigte Schaltung keine genehmigungsfähige Z-Barriere darstellen.
Die Sicherheitseinrichtung S weist im vorliegenden
Fall im seriellen Zweig zwischen den Anschlusspunkten 18, 25
einen Widerstand R7 mit einer nachfolgenden Sicherung F1, die
als Schmelzsicherung ausgelegt ist, und einen weiteren Widerstand
R6 auf. Am Knotenpunkt 27 zwischen der Sicherung F1 und
Widerstand R6 liegt die Kathode einer Zener-Diode D3, die mit
ihrer Anode auf dem Anschluss 12 bzw. 14 liegt. Aus sicherheitstechnischen
Gründen können auch mehrere Z-Dioden in einer
Z-Barriere zusammengeschaltet werden.The trained as a Z-barrier safety device S is
shown in Fig. 10 only schematically. In particular, should
shown circuit does not constitute a certifiable Z-barrier.
The safety device S has in the present
Case in the serial branch between the connection points 18, 25
a resistor R7 with a subsequent fuse F1, the
designed as a fuse, and another resistor
R6 on. At
Die Sicherheitseinrichtung S mit den Eingangsanschlüssen 18
und 14 und den Ausgangsanschlüssen 25 und 14 hat im dargestellten
Beispiel nach Fig. 10 die Funktion, einen an den Anschlüssen
25, 14 liegenden Verbraucher L1 einerseits vor einer
Überspannung und andererseits vor einem zu hohen Stromfluss zu
schützen.The safety device S with the
Die Zener-Diode D3 zwischen den Klemmen 27 und 14 ist so ausgelegt,
dass bei Auftreten einer Überspannung die Anschlusspunkte
27, 14 sozusagen auf die Zener-Spannung begrenzt werden.
Im Falle eines zu hohen Stromflusses zwischen den Punkten
18 und 25 wäre ein Abschalten bzw. ein Unterbrechen durch die
Sicherung F1, als Schmelzsicherung, gegeben.Zener diode D3 between
Da die Schmelzsicherung F1 der Z-Barriere, insbesondere wenn diese im Ex-Bereich angeordnet ist, nicht ausgewechselt werden darf, sondern nach Ansprechen von F1 vielmehr die gesamte Z-Barriere ausgetauscht werden muss, soll ein Ansprechen von F1 möglichst vermieden werden. Zu diesem Zweck ist im Beispiel nach der Fig. 10 auf der Basis der vorausgehenden Anordnungen nach den Figuren 1 bis 9, eine vorgeschaltete Schutzschaltung vorhanden. Die Funktion dieser vorgeschalteten Schutzschaltung ist, insbesondere bei Überspannung aber auch bei einem zu hohen Strom infolge einer Überspannung, ein schnelleres Abschalten der anliegenden Spannung zu ermöglichen, so dass die nachfolgende Sicherungseinrichtung S überhaupt nicht ansprechen muss und daher deren Bauelemente ohne jegliche Beeinträchtigung und damit zur weiteren Sicherheit vorhanden bleiben.Since the fuse F1 of the Z-barrier, especially if this is located in the Ex-area, can not be replaced rather, after addressing F1, rather the entire Z-barrier must be replaced, a response of F1 avoided as far as possible. For this purpose is in the example according to Fig. 10 on the basis of the preceding arrangements according to the figures 1 to 9, an upstream protection circuit available. The function of this upstream protection circuit is, especially at overvoltage but also too high Electricity due to overvoltage, faster shutdown allow the applied voltage so that the following Safety device S does not respond at all must and therefore their components without any impairment and thus remain available for further security.
Die Schutzschaltung nach Fig. 10 zwischen den Anschlusspunkten,
11, 12 und 18, 14 führt daher bei der Überspannung folgende
Funktion aus. Im Normalbetrieb ist der Schalter 21 des
Mikro-Relais MR1 zwischen den Punkten 17, 18 geschlossen. Der
Transistor Q2 ist gesperrt, so dass an den Anschlüssen 7, 8
des Mikro-Relais MR1 Steuerspannung anliegt und der Schalter
21 geschlossen ist.The protection circuit according to FIG. 10 between the connection points,
11, 12 and 18, 14 therefore results in the overvoltage following
Function off. In normal operation, the
Gelangt nun eine Überspannung an die Anschlüsse 11, 12, so erfolgt
ein Stromfluss über die Zener-Diode D1 und die seriell
dazu liegenden Widerstände R5 und R2. Es gelangt somit ein
Spannungspotenzial an die Basis des Transistors Q2, das diesen
Transistor Q2 durchsteuert. Die an den Anschlüssen 7, 8 des
Mikro-Relais MR1 liegende Ansteuerspannung wird abgeschaltet,
so dass der Schalter 21 geöffnet wird und damit die Abschaltung
der nachfolgenden Sicherungseinrichtung S und der Last L1
bewirkt wird. Außerdem ist durch die Schaltung auch die an den
Eingangsanschlüssen 7, 8 des Mikro-Relais MR1 anliegende Spannung
begrenzt, so dass das Mikro-Relais vor Überspannung geschützt
ist.If now an overvoltage to the
Die vorgeschaltete Schutzschaltung mit Mikro-Relais ermöglicht daher einerseits in vorteilhafter Weise den Schutz der nachfolgenden Verbraucher, der Sicherheitseinrichtung S und der Last L1 vor Überspannung und zu hohen Strömen. Andererseits wird die Abschaltung durch konkrete galvanische Trennung verbessert und die Vielzahl der Auslegung der vorgeschalteten Schutzschaltung, wie es auch in den vorausgegangenen Figuren 1 bis 9 gezeigt ist, wird erheblich erweitert.The upstream protection circuit with micro-relay allows therefore on the one hand advantageously the protection of the following Consumer, the safety device S and the Load L1 before overvoltage and too high currents. on the other hand the shutdown is improved by concrete galvanic isolation and the variety of interpretation of the upstream Protection circuit, as in the previous figures 1 to 9 is greatly expanded.
Claims (18)
- Protective circuit (1) for limiting the voltage for a device to be protected, having:in each case an input terminal (11) and an output terminal (18, 20),a common line (12, 14) anda voltage detector (4) connected between the input terminal (11) and the common line (12, 14),
in which the voltage detector device is in operative connection with the controllable switching device,
characterized in that
the switching device is a micromechanical component, which has a control circuit with a high input resistance and an output circuit galvanically separated from the control circuit and switchable via the control circuit,
in which the output circuit in the opened switching state has a galvanic separation of its output terminals (17, 18, 19, 20). - Protective circuit (1) according to claim 1,
characterized in that
the voltage detector device (4) has an electronic switch (T1) and a voltage sensor device (Dz),
in which the control terminal of the electronic switch (T1) is in electrical operative connection with the voltage sensor device (Dz) and
the control circuit of the micromechanical component (MR1; MR2) is in electrical operative connection with the electronic switch (T1). - Protective circuit according to claim 2,
characterized in that
the voltage sensor device (Dz) is a voltage sensor diode (Dz), particularly a Zener diode, and the electronic switch is a transistor (T1). - Protective circuit according to claim 3,
characterized in that
the control circuit of the micromechanical component (MR1) is arranged in parallel manner to the collector-emitter path or to the source-drain path of the transistor (T1). - Protective circuit according to one of the claims 2 to 4,
characterized in that
with the controllable switch (T1) is associated at least an operating resistor (Rc) and with the voltage sensor diode (Dz) at least a resistor (Rb) and
that the control terminal of the controllable switch (T1) is in operative connection with the resistor (Rb) and the voltage sensor diode (Dz). - Protective circuit according to claim 5,
characterized in that
the control circuit of the micromechanical component (MR2) is parallel to the operating resistor (Rc). - Protective circuit according to one of the claims 4 to 6,
characterized in that
the control circuit of the micromechanical component (MR1) is connected to the base or gate and to the collector or drain of the transistor (T1), respectively. - Protective circuit according to one of the claims 1 to 7,
characterized in that
the voltage detector device is provided in the form of a core cell (4) and there is a first adjusting device (5) between the core cell (4) and the positive terminal (11) for the supply voltage and/or a second adjusting device (6) between the core cell (4) and the negative terminal (12) for the supply voltage. - Protective circuit according to one of the claims 8 to 11,
characterized in that
the adjusting device (5; 6) has at least a series resistor (Rv) or a series connection comprising a series resistor (Rv) and a Zener diode (Dz). - Protective circuit according to one of the claims 1 to 9,
characterized in that
the micromechanical component is constructed as a microrelay (MR) with a normally open contact function. - Protective circuit according to claim 10,
characterized in that
the control circuit (7, 8) of a microrelay (MR1) constructed as a normally open contact is at the emitter-collector path of the transistor (T1). - Protective circuit according to one of the claims 1 to 9,
characterized in that
the micromechanical component is constructed as a microrelay (MR) with a normally closed contact function. - Protective circuit according to one of the claims 10 to 12,
characterized in that
the microrelay (MR1) with an output terminal (17) is directly or indirectly present at the positive or negative supply voltage terminal (11; 12) and with the other terminal (18) directly or indirectly at the device to be protected. - Protective circuit according to one of the claims 10 to 13,
characterized in that
the microrelay (MR1) detects the voltage at its input terminals (9, 10) and if an overvoltage occurs the microrelay (MR1) abruptly changes its switching state. - Protective circuit according to one of the claims 10 to 14,
characterized in that
electrical components (4, 5, 6, 16) are connected upstream or in parallel with the microrelay (MR1) for voltage and/or current limiting or
said electrical components are integrated in the microrelay (MR1). - Protective circuit according to one of the claims 1 to 15,
characterized in that
the device to be protected is a load (L1) with upstream-connected voltage and current limiting device (S). - Protective circuit according to claim 16,
characterized in that
the voltage and current limiting device (S) connected upstream of the load (L1) is a Zener barrier (D3). - Protective circuit according to one of the claims 2 to 17,
characterized in that
the voltage sensor device (Dz) is designed as a power sensor or as a temperature sensor.
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